O conjunto cilindro-pistão mostrado na Fig. P 4.42 contém 1 k g de água. Inicialmente, a temperatura e a pressão na água são iguais a 20 ° C e 300k P a . A mola é linear de modo que a pressão na água é igual a 3M P a quando o volume interno do conjunto for 0,1m 3 . Transfere-se calor ao conjunto até que o volume interno se torne igual a 0,1 m 3 . Determine a temperatura da água no estado final do processo, o trabalho realizado pela água e construa o diagrama p - v referente ao processo descrito.

W = 164,35k J T 2 ≈ 400 ° C Diagrama esta no passo 3.

Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 42

O conjunto cilindro-pistão mostrado na Fig. contém 1 de água. Inicialmente, a temperatura e a pressão na água são iguais a e . A mola é linear de modo que a pressão na água é igual a quando o volume interno do conjunto for . Transfere-se calor ao conjunto até que o volume interno se torne igual a . Determine a temperatura da água no estado final do processo, o trabalho realizado pela água e construa o diagrama referente ao processo descrito.

Passo 1

Fala pessoal, beleza?

Galera temos que calcular a temperatura final do processo e desenhar o diagrama do processo, bora lá?

Seguinte para determinar a temperatura final, iremos fazer a comparação entra as condições finais e com as tabelas e tentaremos encontrar a temperatura mais próxima.

Para o trabalho, como o nosso sistema possui uma variação de volume direta com a pressão utilizaremos fórmula do trabalho integrável:

Passo 2

Seguinte, sabemos que massa nenhuma de água vaza do sistema, portanto, temos a massa constante no processo. Sabemos o volume final o que resulta que podemos calcular o volume específico.

Com volume específico calculado e a pressão de , vamos olhar na tabela , e procurar a temperatura mais próxima:

Temos que a temperatura mais próxima da nossa condição de estado final é:

Passo 3

Devido à mola temos uma variação linear, da pressão pelo volume, temos que a linha do diagrama é fixo por dois pontos:

Portanto, o trabalho vai ser a integral dessa área entre os pontos e .

Como a nossa área configura um trapézio, basta calcular a área de um trapézio.

A área de um trapézio é a soma das duas bases divido por dois e multiplicados por sua altura.

Passo 4

Para encontrarmos o volume inicial, temos que utilizar a temperatura e irmos na tabela e temos:

Abrindo a fórmula do volume específico, temos:

Passo 5

Retomando o cálculo do trabalho, temos:

Resposta

Diagrama esta no passo 3.

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Uma determinada massa de ar com n = 1,5 inicialmente a 2 Mpa e 300 °C é expandida em um processo politrópico para 80 kPa em um arranjo pistão-cilindro. Determine a temperatura final do ar.

Obtenha uma expressão geral para o trabalho produzido por um gás ideal quando ele passa por um processo politrópico em um sistema fechado do estado inicial 1 ao estado final 2. Para o resultado, deve-

Uma massa de 5 kg de uma mistura de água líquida e vapor de água saturados está contida em um arranjo pistão-cilindro a 125 kPa. Inicialmente, dois quilos de água estão na fase líquida e o restante na

Um arranjo pistão-cilindro sem atrito contém inicialmente ar a 100 kPa e 0,15 m³. Nesse estado, uma mola linear ( F ∝ x ) está tocando o pista, mas sem exercer qualquer força sobre o mesmo. O ar é ent

Hélio inicialmente a 1.500k P a e 300° C e expandido em uma turbina ate 100k P a e25° C . Determine o trabalho máximo que essa turbina pode produzir, em k J / k g . O trabalho maximo exige uma turbina